Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

СТУДЕНТАМ на ЗАМЕТКУ

Разъяснение основных терминов

Формы и виды энергии

Условия успешной систематизации

Классификация физических систем

Основная идея системы

Таблицы физических величин

В чем новизна сайта?

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Систематизация величин         силовых полей

     Систематизация величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Обобщение явлений         переноса

     Критерии подобия всюду

     Альтернативные взгляды         на проблемы метрологии


Системный подход в экономике

История проблемы
систематизации величин


Учить физику по-новому!

Учебно-наглядные пособия


Каталог ссылок

Обновления на сайте

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Вихревое электрическое поле − терминологический нонсенс

АННОТАЦИЯ. Показано, что так называемое вихревое электрическое поле есть не что иное, как компонента переменного магнитного поля, и что введение понятия “вихревое электрическое поле” вместе с небрежностью при применении символики для его обозначения привели лишь к понятийной и символьной бессистемности в этом разделе электромагнетизма.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

Действие переменного магнитного поля на токовый контур

Рассмотрим (см. рисунок) общий случай действия переменного магнитного поля напряженностью В (вектор В обозначен штриховой линией) на произвольно расположенный относительно направления радиус-вектора b токовый контур, имеющий условно прямоугольную форму. Как было показано в статье, посвященной переменному магнитному полю, его действие на неподвижный электрический заряд равносильно действию постоянного магнитного поля на движущийся с переменной скоростью v электрический заряд q (вектор v обозначен сплошной линией, он в общем случае не находится в плоскости рисунка).

На рисунке вектор скорости электрона v перпендикулярен вектору магнитной индукции В и коллинеарен радиус-вектору b. В результате действия переменного магнитного поля на движущийся заряд (qv) возникает магнитная сила Fm (ее вектор условно обозначен пунктирной линией, он направлен перпендикулярно плоскости, в которой расположены векторы В и v).

Силу Fm в общем случае называют полной магнитной силой, разлагая на параллельную направлению проводника контура силу Fmp (продольную магнитную силу) и перпендикулярную проводнику силу Fmn (нормальную магнитную силу).

Продольная магнитная сила Fmp движет электроны проводимости вдоль проводника. А нормальная магнитная сила Fmn смещает электроны поперек проводника и приводит к так называемому эффекту Холла, который при расчетах тока проводимости в контуре обычно не учитывается.

Разложим скорость электрона v на две составляющие: вдоль проводника контура vp и поперек проводника vn . Соответственно, разложим вектор магнитной индукции В на продольную магнитную индукцию Вp , создающую продольную магнитную силу Fmp , и поперечную магнитную индукцию Вn , создающую нормальную магнитную силу Fmn . И тогда для полной магнитной силы Fm можно записать уравнение:

Fm = Fmp + Fmn = [(qvn ) Вp ] + [(qvp ) Вn ] . ( 1 )

Как возник термин "вихревое электрическое поле".

В современной физике заряд электрона q обычно выносят за скобки выражения для движущегося заряда (qv). И потому уравнение (1) выглядит в таком виде:

Fm = q {[vn Вр ] + [vp Вn ]} . ( 2 )

Согласно теории Д.Максвелла, если в переменном магнитном поле, определяемом магнитной индукцией В, оказывается движущийся электрон q, то на него воздействует сила, определяемая уравнением

F = q ЕВ , ( 3 )

в котором вектор ЕВ назван напряженностью вихревого электрического поля. Но в теории Д.Максвелла переменную магнитную индукцию В не разлагают на две составляющие: Вр и Вn . Точно так же можно разложить на две составляющие и напряженность так называемого вихревого электрического поля ЕВ из уравнения (3) и приравнять его к выражению в скобках в уравнении (2), записав

ЕВ = ЕВр + ЕВn = [vn Вр ] + [vр Вn ] . ( 4 )

Сравнение уравнений (1) и (2) с уравнением (4) приводит к выводу о том, что продольная магнитная сила Fmp , реально воздействующая на электрон в токовом контуре, показанном на рисунке, после преобразований и выноса за скобки заряда электрона q равна

Fmp = [(qvn ) Вp ] = q [vn Вр ] = q ЕВр . ( 5 )

Теперь, сравнивая уравнение (3) и последний вариант уравнения (5), можно убедиться в том, что сила F из теории Максвелла идентична продольной магнитной силе Fmp . В теории Д.Максвелла произошла искусственная замена векторного произведения [vn Вр ] из уравнения (4) на придуманную напряженность ЕВр не существующего вихревого электрического поля. Вместо привычной в современной электродинамике записи уравнения Максвелла для постоянного магнитного поля в виде (rot E = − B/∂t) в случае переменного магнитного поля должна присутствовать запись в виде:

rot EВр = rot [vn Bp ] = − Bр /∂t . ( 6 )

От термина "вихревое электрическое поле" необходимо избавляться.

К сожалению, вместо символа ЕВр для составляющей вектора ЕВ в литературе стали писать просто ЕВ . Опуская нижний индекс "р" , полный вектор приравняли к его составляющей. Мало того, нижний индекс "В" при ЕВ тоже не ставят, и тогда обозначение напряженности электростатического поля Е становится неотличимым от обозначения напряженности вихревого электрического поля, хотя физическое содержание этих двух величин совершенно различно.

Подобное создает в современной электродинамике символьную и терминологическую путаницу. Терминологическую потому, что преобразования в уравнении (5) являются не чем иным, как математическими операциями, не дающими оснований для создания не существующего физического содержания. Логично считать электрическое поле (одну из составляющих электромагнитного поля) в любом случае потенциальным, а магнитное поле (другую составляющую электромагнитного поля) – в любом случае вихревым. Потому что вихревое поле не меняет своей природы от того, что из стационарного оно становится нестационарным, переменным во времени. Приведем высказывание В.Пакулина (2004): "Электрические и магнитные поля не превращаются друг в друга. Вихревое электрическое поле − это сторонняя сила магнитного поля." В его работе приведено строгое математическое доказательство этих двух утверждений.

Можно применить в виде варианта терминологию, предложенную в статье, посвященной классификации физических полей, согласно которой термин "магнитное поле" исключается совсем и электромагнитное поле называется просто электрическим с двумя формами описания: электростатическим (потенциальным) полем и электродинамическим (вихревым) полем.

Но в современной электродинамике предпочитают вместо реально существующей переменной напряженности магнитного поля В (переменной магнитной индукции) говорить о придуманной напряженности ЕВ электрического вихревого электрического поля. К этому привыкли, а от привычек отказываться трудно, даже если они ведут к неверным представлениям.

Литература

1. Пакулин В.Н., 2004 Структура материи. – http://www.valpak.narod.ru



© И. Коган Дата первой публикации 19.11.2009
Дата последнего обновления 20.12.2010

Оглавление раздела Предыдущая Следующая